(一)发病原因
大多数患者的呼吸肌疲劳是由疾病本身造成的，现已发现脓毒血症(sepsis)，多器官功能衰竭，机械通气，高碳酸血症(酸中毒)及多种药物都能引起神经肌肉功能的异常(表1，2)，并成为上述疾病病理生理过程中的重要一环。总之，呼吸肌疲劳和无力在危重病和COPD等慢性病中十分常见，除疾病本身的作用外，多种药物如糖皮质激素，肌松剂，氨基糖苷类抗生素等都可诱发或加重呼吸肌疲劳，呼吸机应用不当也可造成膈肌功能障碍，各种检查呼吸肌疲劳的方法特异性及准确性都较差且难以常规临床应用，重视临床体检可及时发现呼吸肌疲劳的存在。
(二)发病机制
呼吸肌包括膈肌，肋间肌，腹肌，胸锁乳突肌和斜角肌，按照功能分类，呼吸肌可分为吸气肌(膈肌，肋间外肌，胸锁乳突肌等)和呼气肌(肋间内肌，腹肌)，按肌肉纤维的性质可分为红肌纤维(又称为慢收缩抗疲劳纤维或Ⅰ类纤维)和白肌纤维(又称为快收缩纤维或Ⅱ类纤维)，Ⅱ类纤维又可分为快收缩耐疲劳纤维(ⅡA纤维)和快收缩快疲劳纤维(ⅡB)。
呼吸肌的主要功能是完成呼吸运动，其次参与咳嗽，排痰，呕吐等过程，其中膈肌作用最为重要，约担负整个呼吸功能的3%～90%，潮气量的2/3由膈肌收缩产生，当每分通气量增大或存在膈肌疲劳时辅助呼吸肌参与收缩，在平静呼吸时呼气肌不参与收缩，但在呼吸功能增大时，肋间内肌和腹肌等呼气肌收缩，将膈肌向胸腔内挤压，使膈肌纤维处于最佳的初长张力位。
1.COPD患者
目前认为骨骼肌(包括呼吸肌)功能障碍与COPD患者运动耐力下降有直接关系，COPD患者骨骼肌结构改变表现为肌肉重量的下降，肌肉纤维结构的改变(I类纤维比例减少，Ⅱ类纤维比例增加，Ⅰ类和ⅡA纤维萎缩，Ⅰ类和Ⅱ类纤维直径减小等)，骨骼肌每单位面积内毛细血管树数目减少和代谢改变(氧化酶活性降低)，功能改变表现为肌肉力量降低，耐力下降，最大运动时局部氧摄取和氧运输明显受限等，导致上述结构和功能改变的主要原因为：
①长期低氧血症，高碳酸血症，感染和慢性营养不良;
②同时伴有电解质紊乱(低钾，低磷，低镁)，心力衰竭，肌肉失用性萎缩;③糖皮质激素诱发的急性和慢性肌病，在严重气道阻塞的COPD患者，由于肺的过度充气，使呼吸系统的力学特征均发生显著变化，膈肌处于明显不利的收缩初长位置，收缩效率明显降低，加之上述所述各种因素的影响极易导致膈肌疲劳和功能衰竭。
2.脓毒症(Sepsis)
脓毒症患者的特点为系统血流量正常或增加，组织摄氧能力降低，局部血流灌注降低和组织低氧血症，对呼吸肌而言，脓毒症和休克时总的血流灌注是增加的，但局部微血管灌注障碍和呼吸功增加仍可造成呼吸肌缺氧和呼吸肌功能障碍。
3.机械通气对呼吸肌的影响
机械通气对呼吸肌功能的影响具有两面性，一方面替代或辅助呼吸肌做功使疲劳的呼吸肌得到休息，另一方面导致呼吸肌失用性萎缩，使呼吸肌的力量和耐力均降低，产生呼吸机依赖，骨骼肌萎缩的主要改变包括：
(1)肌肉重量显著减轻。
(2)蛋白质合成下降。
(3)肌纤维目，直径减少。
(4)慢收缩抗疲劳纤维数目降低。
(5)线粒体葡萄糖氧化和分解能力降低等，虽然呼吸肌有不同于普通骨骼肌的独特特征，但在长期控制性机械通气时也可发现膈肌肌电图的活动降低，跨膈压下降及呼吸肌耐力降低，Brochard等人对健康狒狒进行11天的控制性通气，发现Pdi降低了25%，耐力降低了36%，机械通气时是否发生呼吸肌萎缩的另一个主要决定因素肌肉是纤维的长度，如果肌肉纤维的长度长期固定在其正常长度之下，则很容易产疲劳;而超过其基础长度时就可避免肌萎缩的发生。
4.撤机过程中的呼吸肌功能
对进行过一段时间机械通气的患者来说，呼吸肌功能是决定能否撤机的关键因素之一，临床上撤机困难的患者多数都存在呼吸肌疲劳，Cohen等人对12例撤机困难的患者研究发现，7例患者EMG频谱发生改变并提示有膈肌疲劳，6例出现反常腹式呼吸，6例出现呼吸频率增快，某些患者在EMG频谱发生改变之后才出现呼吸频率加快和PaCO2增高，提示这些患者呼吸频率的增快和PaCO2增高与膈肌疲劳有关，呼吸肌疲劳是撤机失败的常见原因。
5.危重病患者多发性神经病变
脓毒症，多脏器功能衰竭(MOF)患者可发生以感觉-运动神经损害为主的多神经病变，目前被称为危重病多神经病变，在ICU中约70%以上的患者发生程度不同的多神经病变，Bolton对43例脓毒症和MOF患者进行电生理检查后发现30例患者有轴突变性伴有感觉和运动电位异常，15例患者临床表现出无力，撤机失败，反射减弱或消失，危重病多神经病变的主要临床表现为肢体末端肌力减弱伴有萎缩，感觉功能异常，深反射减弱或消失，颅神经功能正常，危重病多神经病变具有自限性，经过一段时间后可完全恢复，但肌电图可遗有异常，现在认为这种继发的多神经肌肉病变是引起撤机困难和延长ICU住院时间的重要因素之一，62%的患者撤机困难与之有关。
危重病多神经病变的机制尚不十分清楚，营养障碍，中毒，代谢异常及血管因素都可能参与神经病变的发生，也有人提出神经内缺血导致的缺氧性水肿和血液-神经屏障的破坏是神经损伤的主要原因，危重病多神经病变的诊断主要靠电生理检查，周围神经轴突损伤是其主要的电生理改变，典型的表现为发病后7天静息肌电检查出现纤颤电位潜伏期改变和正尖波，神经电位图通常表现为近端和远端神经节段冲动传导速度正常而混合肌肉电位幅度降低，但原发性脱髓鞘的典型改变如神经传导速度的明显降低，远端潜伏期的延长复合肌肉活动电位的散射，传导阻滞和F波电位的增高等很少在危重病多神经病变患者中出现。
6.药物对呼吸肌功能的影响
(1)皮质激素：大剂量或长期应用糖皮质激素可造成多种副作用，其中包括肌病，动物实验证实，皮质激素可显著降低膈肌的收缩力，激素诱发肌病的病理基础可能与快收缩纤维(Ⅰ型)蛋白合成减少，分解代谢增强导致该类型肌肉纤维萎缩有关，目前，尽管皮质激素诱发肌病的确切机制尚不十分清楚，但快收缩纤维的萎缩必然导致肌肉最大收缩能力下降，当呼吸功增加时膈肌很容易发生疲劳，如果同时应用肌松剂或患者同时伴有组织血液灌注不良等情况可进一步恶化呼吸肌功能，有研究报道，在重症哮喘发作时皮质激素诱发的急性肌病的发生率高达10%。
(2)神经肌肉阻断剂：机械通气时应用神经肌肉阻断剂(NBA)的目的是帮助机械通气的顺利实施，改善人-机协调性，减少氧耗量，在颅内高压患者避免颅内压波动等，20世纪70年代末期英国的一项调查表明，90%的ICU患者都常规应用肌松剂，近20年来，由于强效镇静剂的出现，呼吸机性能的改善和对NBA药理特性认识的深入，特别是发现NBA能引起肌肉松弛作用延迟和肌病，对肌松剂的应用有逐渐减少的趋势，NBA对肌肉的直接毒性作用尚不十分清楚，但它可增强已经存在的肌肉功能异常，增加肌肉毒性药物或药物代谢产物的作用，使肌松作用持续延长并可引起急性肌病，同时应用某些药物可延长和增强NBA的作用(表3)。
预防原则
如果呼吸肌疲劳或功能衰竭在呼衰的发生中起重要作用，则应首先纠正和去除引起呼吸肌功能障碍的诱因，总的原则有：
①保证呼吸肌足够的能量供应，包括补充营养，纠正电解质异常特别是磷和镁的异常，纠正低氧血症和高碳酸血症，改善心输出量等，
②针对呼吸肌疲劳进行特异性治疗，包括补充营养，呼吸肌功能锻炼，呼吸肌休息等。
1.补充营养 研究表明，多数COPD患者存在营养代谢障碍，主要表现为患者处于高代谢状态，能量需求大于能量供给，多种因素可影响患者的能量供应，如食欲不振，胃肠营养物的不良作用，进食时低氧血症，进食高碳水化合物时CO2产量增多超出通气能力等，动物实验及人体研究都已证实，营养不良可使Ⅱ型肌肉纤维萎缩，导致肌肉无力，当患者的实际体重低于平均标准体重的71%时最大经口吸气压，肺活量和最大自主通气量均明显低于正常人，补充营养可增加吸气压力和体重，在撤机过程中适当补充营养，给足热量可增强呼吸肌功能，提高撤机的成功率，当然关于补充营养对肌肉疲劳的疗效还存在一定的争议，造成结论不同的原因与患者营养不良的程度，营养补充的方式，时间等多因素有关，此外，补充营养能否对COPD患者的预后产生影响亦需进一步证实。
2.功能锻炼 对呼吸肌功能进行针对性锻炼不但能改善呼吸肌功能，还能增加整体运动能力，通常认为，呼吸锻炼仅适用于中度通气功能损害伴有气促的患者，对重度通气功能损害者不宜应用呼吸锻炼，呼吸锻炼应遵循3个基本原则：负荷性，针对性和可逆性，锻炼应循序渐进，不可急于求成，应在一定的强度负荷下针对某一特定功能长期锻炼，主要目标增加呼吸肌的力量和耐力，增强抗疲劳能力，过度锻炼有可能加重呼吸肌疲劳和导致肌肉损伤。
呼吸肌锻炼的方法主要有3种：
(1)阻力方法：患者通过带有小孔的呼吸器进行呼吸，吸气时增加呼吸肌负荷，呼气不受影响。
(2)过度呼吸法：病人通过一个能指示目标通气水平的重复呼吸装置，进行自主快速通气，维持肺泡氧气浓度和二氧化碳浓度在生理限度内，通气水平应达到最大自主通气量的70%～90%，在COPD患者应达到上述范围的高限。
(3)域值负荷法：预先设定吸气压力，当患者的吸气压力达到此域值时吸气阀开放，完成吸气，如果吸气压力达不到预设压力值则无法呼吸，其他方法包括全身运动锻炼，腹式呼吸，深慢呼吸，缩唇呼吸，体外膈肌起搏等。
肌肉功能锻炼的确切效果也有待于进一步评价，多数研究认为合理的锻炼可增加呼吸肌力量和耐力，改善患者的运动能力，减轻呼吸困难，提高生活质量，但也有研究认为经过呼吸肌锻炼，肌肉功能有所改善，但总的运动能力并无增强。
3.呼吸肌休息 疲劳的呼吸肌休息后能恢复功能，目前通常用正压通气替代或部分替代呼吸肌完成通气，使疲劳的呼吸肌得到休息，通气的方式可选用经口鼻面罩无创正压通气，对意识不清，欠合作，呼吸道分泌物多，血流动力学不稳定的患者应采取气管插管建立人工气道通气，目前对慢性呼衰患者的呼吸肌功能障碍多主张采用无创正压通气，在慢性神经肌肉疾患，胸廓畸形等慢性呼衰患者中也取得了很好的疗效，但在COPD患者中的效果分歧较大，主要问题是无创通气是否真正减少了膈肌的活动，使膈肌真正得到了充分的休息，通气时间的长短，辅助通气压力的大小，患者的基础疾病的轻重及用药情况都可影响对无创通气疗效的判断，大多数观点倾向于如能正确应用好无创通气，通过减少呼吸肌做功，改善呼吸肌功能，可使许多患者避免气管插管，当然，无创通气改善病情还有其他机制如：重新调定呼吸中枢对二氧化碳的敏感性，通过改善血气减少低氧和CO2潴留对呼吸肌功能的影响等，过度休息会导致呼吸肌失用性萎缩，引起呼吸机依赖，临床上难以确定呼吸肌完全休息和加以负荷的理想界限，一般原则为经24～48h的控制通气或高水平的压力支持通气，使疲劳的呼吸肌得到充分休息后，应及时减少通气支持的力度，逐渐增加病人的呼吸负荷，积极为撤机做好准备。
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